JP3999537B2 - Electrode guide device for small hole electric discharge machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術】
細穴放電加工機の細穴加工用電極の先端が挿通可能にかつ回転自在に保持される案内孔を有する電極ガイドを備えた細穴放電加工機に関し、特に電極ガイドの交換時などに放電加工機特有の接触感知により細穴加工用電極の位置決め操作を容易にかつ確実に自動的に行われる電極ガイド装置を備えた細穴放電加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】
細穴放電加工機1は、導電性の細い長尺パイプを電極とし、放電加工により被加工物に細穴を加工する装置である。その構成は、例えば、図9と図10に示すように構成されている。
【0003】
図において、2はベッド、3はY軸駆動装置、4は、ベッド2上に備えられてY軸駆動装置3によりY軸方向に移動するサドル、5はX軸駆動装置、6は、サドル4上に設けられてX軸駆動装置5によりX軸方向に移動するテーブル、7は、テーブル6上に備えられる加工槽である。
【0004】
8は被加工物、9は後述する接触感知のための基準球で、これらはテーブル6上の一定の基準位置に設けられる。
【0005】
10は、ベッド2の後方上に設けられるコラム、11はW軸駆動装置で、図ではボールネジ11Aと回転形の電動機11Bを使用し、直線案内11Cを介してコラム10に保持されたW軸スライダ12とスライダ本体12Aを上下に移動させる。11Dはスライダ12、12Aの位置を検出して電動機11BをNC指令通りに制御するロータリィエンコーダ、13はZ軸駆動装置で、図では磁石板13Aと電磁石13Bとの組み合わせからなるリニアモータ13を使用している。14は直線案内14Aを介してスライダ本体12Aに保持されたZ軸スライダで、スライダ本体12Aに備えられたZ軸駆動装置13によりZ軸方向に移動する加工ヘッドを構成する。
【0006】
15は主軸回転駆動装置、16は、加工ヘッド14に設けられ主軸回転駆動装置15により回転駆動される加工主軸、18は、加工主軸16に交換可能に装着される電極ホルダ18Aに保持された細穴加工用電極で、加工ヘッド14によりZ軸の加工送りが制御される。
【0007】
20は、電極ガイド装置で、次のような電極ガイド21とガイドベース22と連結ブラケット23と中間ガイド24から構成される。
【0008】
21は、細穴加工用電極18の先端部を挿通して放電加工部にガイドする電極ガイド、22は、電極ガイド21を保持して被加工物8の表面に接近した所定加工位置に配置するガイド取付けベースである。
【0009】
23は、スライダ本体12Aにガイド取付けベース22を連結支持させる連結ブラケット、24は、電極ホルダ18Aと電極ガイド21の取付けべース22との間に必要に応じて移動可能に設けられた電極18の中間部の振れを防止する1個以上の中間ガイドである。
【0010】
このような細穴放電加工機1においては、円形断面の細線状の棒電極、あるいはパイプ状電極が、細穴加工用電極18(以下電極18)として使用される。電極18は、加工穴径に対応する外径のものが夫々電極ホルダ18Aに取り付けて用意され、加工主軸16の先端に把持されて放電加工中に電極ガイド21の案内孔に回転状態で遊嵌挿通される。
【0011】
電極ガイド21は、電極の外径に応じた内径を有したルビーなどからなるダイスガイドが案内孔中に設けられ、鉛直方向(W軸方向)に移動可能なスライダ本体12Aに取り付けられた連結ブラケット23に保持された取付けベース22に、着脱可能に保持される。そして、電極ガイド21の下端面が被加工物8の加工部上面にほぼ密接する位置になるように、取付けベース22の高さがスライダ本体12AのW軸上下移動により位置決めされて、電極18の先端が被加工物8の表面に接近した加工位置に正確に位置決めされる。
【0012】
この状態で、電極18と被加工物8との間に加工電圧パルスが印加され、加工液介在下で放電させると、加工が開始されて加工穴が形成される。この加工穴の中に進入するように電極18にZ軸駆動装置13によりサーボ送りを与えると細穴加工が行なわれる。また、電極18と電極ガイド21とを被加工物8に対して水平方向に所定の加工軌跡に沿って相対的に移動するようにサーボ送りを与えることにより創成加工を行なうことも出来る。
【0013】
電極18が被加工物8の所望の加工位置に正確に位置決めされた細穴放電加工が行なわれるためには、加工開始前に被加工物8の座標位置、電極先端部の中心座標位置が正確に放電加工機の制御装置に記憶されなければならない。このため、通常、電極18または電極側基準部位の基準球9に対する座標位置が、接触感知手段によって検出されて記憶される。また、簡易的に基準球9の設置が省略されて、被加工物8の所定の位置と電極18の中心または側面位置とが、両者間の接触感知によって検出されて記憶される。なお、接触感知は、加工主軸16側に取り付けられた接触感知の検出部材または電極18と、被加工物8などの被位置決め部材または基準球9との間にわずかな直流又は交流電圧を印加して両者を接近させ、両者が接触して導通したときの接触部位の座標位置から、加工主軸16や電極18、あるいは基準球9や被加工物8のそれぞれの中心や端面などの座標位置を検知し算出する機能である。
【0014】
この接触感知を利用する位置決めは公知の技術であるが、基準球9が用いられる例によって以下簡単に示される。まず、放電加工開始前の準備段階で接触感知が行なわれる。このとき、図7のように、接触感知の電極側検出部材として、導電性の例えば円柱部材(以下、スタイラス40と称する)が加工主軸16、または電極ガイド21に装着される。具体的には、電極ガイド21の下まで達する長尺のスタイラス40が加工主軸16に取り付けられるか、短いスタイラス40が電極ガイド21または取付けベース22に装着される。そして、スタイラス40又はガイド21と基準球9との水平方向の相対移動により、スタイラス40が水平面内の直交2軸の4方向から基準球9に接触感知して、そのときのスタイラス40との接触座標位置がそれぞれ検出される。これらの座標位置の中心座標位置(平均座標位置)が図示しない制御装置で算出されて基準球9の中心座標位置として記憶される(電極中心位置出し)。
【0015】
被加工物8の位置は、スタイラス40と被加工物8間の接触感知により、次のようにして求められ、制御装置に記憶される。被加工物8の1基準側面に対してスタイラス40が水平1方向から接触感知して(図示省略)、被加工物8の端面に接触した座標位置が検出され、この座標位置からスタイラス40の半径距離が補正された座標位置が被加工物8の1基準端面位置として設定される(端面位置出し)。また、上記基準球9に対する接触感知と同様に、被加工物8の両側側面に対してスタイラス40が正逆水平2方向から接触感知して(図示省略)、検出した2座標位置の中心値(平均値)から被加工物8の中心座標位置がその中心位置として設定される(中心位置出し)。
【0016】
こうして被加工物8の基準球9に対する相対座標位置が検出される。多くの場合、基準球9と被加工物8の座標位置は、それぞれの別の座標系の原点として制御装置に設定される。オペレータは、これらの座標原点位置を基準にして以後の加工プログラムや必要に応じて行なわれる接触感知のための制御軸移動プログラムを作成し、以後放電加工や接触感知がこのプログラムによって自動的に行なわれる。
【0017】
つぎに、細穴放電加工の場合、電極18が加工主軸16に取り付けられ、その電極径に対応した電極ガイド21が取付けベース22に装着される。そして、図7および図8に示すように、電極ガイド21より下に突き出して回転している電極18を、座標原点となった基準球9に対して、水平面内の直交2軸の4方向から接触感知するのであるが、これは、相対的に見てみると、基準球9を電極18に対して、水平面内の直交2軸の4方向から接触感知することでもあるので、電極中心位置の座標を求めることができる。
電極ガイド21は、ダイスガイドが磨耗したときや、異径の電極18を使用するときに交換されるが、この電極ガイド21の交換後に、ガイド21によって位置決めされる電極中心位置が微妙に変化することが多い。このため電極ガイド21を交換する度にガイドされる電極中心位置座標を求めて補正する必要がある。また、電極18を回転させる必要があるのは、加工性能上の理由に加えて電極18と電極ガイド21の案内孔およびダイスガイドとの間にわずかな隙間があるからである。
【0018】
以上のような準備作業が行なわれた後、電極18が所望の加工位置上に正確に位置決めされて放電加工が開始される。なお、基準球9が設置されず、被加工物8のみに対して接触感知される場合には、被加工物8の中心位置、あるいは、基準端面の基準位置に対してスタイラスの中心軸が一致するように設定される。このときの接触感知動作は、上記、被加工物8に対するそれと同様に行われる。
【0019】
【発明が解決しょうとする課題】
しかし、上述した従来の技術においては、前記細穴加工用電極18の径が約φ0.5mm前後程度以上で太い場合には、電極の剛性があるのでその回転振れや変形が発生せず、基準球9に対して上記のように接触感知の押圧操作もできるのであるが、電極18がより細径である場合には、以下の理由により基準球9による接触感知では、精密な座標検出の位置決めは困難であった。
即ち、図8に示すように、基準球9の接触感知部が球である場合、電極18の電極ガイド21からの突き出し代が少なくともこの球の半径以上でなければならず、電極18の突き出し代が大きくなる。加えて電極18の剛性が小さい。それで、電極18の回転振れが大きくなって、回転電極が球に接触するときに球の側面に衝突することが多くなり、電極が偏倚、変形しやすくなる。その結果、電極18が基準球9に接触感知するたびに不定の偏倚や変形をして、接触感知による位置検出が不正確になっていた。
【0020】
そこで従来、電極18が細径である場合には、電極18の突き出し代が小さくなるように被加工物8の基準端面に接触感知して電極中心位置が求められている。しかしながら、この中心位置出しにおいても不正確さが避けられない。電極の突き出し代のばらつきによって芯ぶれ量が変化して、電極径の補正のための電極半径に対して見掛けの電極半径が変化するからである。加えて、この接触感知の際の電極の偏倚、変形の外、電極先端が損傷すると、加工穴の真直性に悪影響がでる。
【0021】
細穴放電加工用電極の中心位置出しがこのような接触感知によらざるを得ない状況下にあって、近年、電極自動交換装置を備え、同一径または直径の異なる複数種類の電極18を交換しながら連続加工する細穴放電加工機が増えている。この種の細穴放電加工機においては、電極ガイド21も自動交換される。この電極ガイド21の交換後には、電極18の中心位置出しが必ず必要になる。このため、接触感知による、正確な電極18の位置出しの必要性が益々増加している。
【0022】
以上に鑑み本発明は、接触感知がより容易にかつ正確にでき、かつ自動化対応も簡単である細穴放電加工機を提供する。すなわち、細径電極の場合の接触感知を上述の不都合が発生することがなく、また、電極ガイドの自動交換に対応できる細穴放電加工機を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前述の本発明の目的は、(1)同一または異なる径の回転する細穴加工用電極の先端を貫通させて放電加工部に案内する複数個の電極ガイドと、該電極ガイドを所望複数個収納する電極マガジンと放電加工部の電極ガイド取付けベースとの間で取り付け交換する取付け手段を有する細穴放電加工機の電極ガイド装置において、
前記各電極ガイドは、外周形状が全体として円柱状体で、前記電極を挿通する案内孔と案内孔内に設けられた位置決めガイドを有し、かつ、前記案内孔内の位置決めガイドに同芯に形成されると共に、水平方向の位置決めの接触感知の基準部材と接離する導体材からなる円柱外周面を有して成り、該電極ガイドは、前記取付け手段によって放電加工部の取付けベースに取り付けられたとき、ガイドの下方先端側が取付けベースの下端面から所定長突出した状態に取り付けられるとともに、ガイドの前記外周面が接触感知手段の一方の端子に前記取付けベース部において自動接続される構成を備えて成る細穴放電加工機の電極ガイド装置とすることにより達成される。
【0024】
また、前述の本発明の目的は、(2)同一または異なる径の回転する細穴加工用電極を貫通させて放電加工部に案内する複数個の電極ガイドと、該複数の電極ガイドを電極の軸線方向と交叉する方向の直線または円弧線上に所定の間隔で保持する電極ガイド取付けベースと、該取付けベースを電極の軸線方向と交叉する前記方向に駆動し、前記複数の電極ガイドの内所要の1つを前記放電加工部上に位置させる駆動手段とを有する細穴放電加工機の電極ガイド装置において、
前記各電極ガイドは、外周形状が全体として円柱状体で、前記電極を挿通する案内孔と案内孔内に設けられた位置決めガイドを有し、かつ、前記案内孔内いの位置決めガイドに同芯に形成されると共に、前記交叉する方向の位置決めの接触感知の基準部材と接離する導体材からなる円柱外周面を有して成り、該電極ガイドは、前記保持手段のガイド取付けベースにその下端面から下方に所定長突出した状態に取り付けられ、前記駆動手段により所定の放電加工部上に配置された対応電極ガイドの前記外周面が、接触感知手段の一方の端子に電気的に自動接続される手段を備えて成る細穴放電加工機の電極ガイド装置とすることにより達成される。
【0025】
また、前述の本発明の目的は、(3)前記電極ガイドは、さらに下端下面に、電極軸線方向の位置決め接触感知の基準部材と接離する前記案内孔を中心とする同芯円状の基準下端面が形成されて成る前記(1)または(2)に記載の細穴放電加工機の電極ガイド装置とすることにより達成される。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の電極ガイドの装置の電極ガイド部分の一実施例の縦断面図である。図において電極ガイド25は、外周形状が全体として長尺状の円柱状体でステンレス材などの導体材から成る外筒25Aと、セラミックス製の内筒スリーブ25Bとから成る。内筒25Bは、電極18を挿通案内する案内孔25Cと挿通位置決めするルビー製などのダイスガイド25Dを一個または図示のように所定間隔を置いて複数個有する。外筒25Aの円柱外周面25Eは、後述する水平方向の接触感知による位置決めのときに、基準部材と接離させるための基準面となるものであるから、前記内筒スリーブ25Bの案内孔25Cと担持するダイスガイド25Dと精密に同芯に仕上げられている。
【0027】
また、前記電極ガイド25は、下端の下面に、挿通案内する電極18軸線方向、即ち加工細穴の深さ方向の接触感知による位置決めの、基準部材と接離させるための、前記案内孔25Cを中心とする同芯円状の基準下端面25Fが正確に寸法管理されて形成されている。なお、25Gは、C形止め輪を取り付ける環状溝で、後述するように、電極ガイド25を電極ガイド装置のガイド取付けベースに挿設して取り付けるときの取付け位置基準に兼用させることもできる。
【0028】
図2は、電極ガイド25の他の実施例の縦断面図で、前述実施例の外筒25Aと内筒25Bとから成る本体部分の全部25ABが、ステンレス材などの導体材から構成されているものを示したもので、この外の部分の構成は、前述図1のものと実質上同一のものである。
本発明においては、後述するように、円柱状体の電極ガイド25の外周面25A、そして少なくともガイド25先端部の外周面は、接触感知の用に供するために導体材から構成するか、何らかの導電性付与処理などにより導電性に構成しておくことが必要である一方で、取付けベース22に取り付けられたとき、該取付けベース22、連結ブラケット23、或いはさらにスライド本体12Aなどを介して、加工機本体や接地に接続されないように絶縁保持される必要があるものである。そして場合によっては、導電性の部分は、電極18との絶縁が保たれていることが好ましいことも多いものである。
【0029】
図3は、前述のような電極ガイド25を、細穴放電加工機の電極ガイド装置のガイド取付けベース22部分に1個設けた本発明一実施例の要部拡大断面図である。なお、図には示していないが、同一または異なる径の電極18を挿通案内して位置決めする複数の電極ガイド25、または該各電極ガイドを取り付けた適宜の構成の電極ガイドホルダを所望複数個格納した電極ガイドまたは電極ガイドホルダマガジンと、電極ガイドまたは電極ガイドホルダを、前記電極ガイドマガジンと電極ガイド装置のガイド取付けベース2との間で取り付けまたは交換して取り付ける電極ガイド交換手段、およびそれらの自動作動の制御装置などは、周知のものであるから示していないが、例えば、図示の場合電極ガイド25は、ダイスガイド25Dの摩耗や異径電極18の使用などに対応して、ガイド取付けベース22の挿設孔22Aに、前記ガイド交換手段により上方より自動挿脱により交換取り付けられているものとする。なお、19は電極の案内を兼ねる保護蓋である。
【0030】
電極ガイド25は、W軸スライダ本体12Aにガイド取付けベース22を取り付ける連結ブラケット23に、さらには取付けベース22に適宜のセラミックスやエンジニアリングプラスチック、さらには、そのスリーブやブッシングなどを用いて、電気的に絶縁した状態に取り付けられている。そして、電極ガイド25は図示のように案内孔25Cとダイスガイド25Dと精密に同芯に形成された円柱外周面25Eを、取付けベース22の下端面から下方に所定長さ突出させて取付けベース22に挿設して取り付けられたとき、外筒25Aの外周面に接触感知手段26の電圧印加の一方の端子26Aに、取付けベース22に設けたブラシ27を介して自動接続されるように構成されている。前記ブラシ27は、図示の場合、回転ロ―ラ型の通電子をばねで保持する構成のものを示したが、これに限定されるものではない。上記接触感知手段26の電圧印加の他方の端子26Bは、図示の場合、接触感知の一方の基準部材である基準球9に接続されているが、前記基準球に代えて、図示しない被加工体8や加工テーブルなどの所定基準部位とすることができる。
【0031】
上記構成にて本発明の電極ガイド25を利用した接触感知は、つぎのように行なわれる。特に重要な点は、接触感知が電極ガイド21のガイド取付けベース22下面から所定長突き出した外周面25Eを利用しておこなわれ、電極18を使用しないこと、さらに言えば、電極ガイド25がセットされた後、電極18が電極ガイド25に挿通セットされる前に接触感知することである。なお、前記電極ガイド25の所定長の突出長さとしては、例えば、基準球9の直径がφ5mmのとき、約3.5mmまたはそれ以上に選定される。
【0032】
以下、基準球9を使用する場合が説明される。基準球9を使用せずに被加工物8に対して接触感知される場合は、同様であるから説明が省略される。まず、従来のように基準球9と被加工物8がそれらの相対位置が一定になるように配置される。そして、それらの相対位置関係が、所定部位などの座標値基準データとして予め制御装置に記憶される。
【0033】
つぎに細穴加工用電極18の径に対応する案内孔25Cおよびダイスガイド25Dを有する電極ガイド25が、ガイド取付けベース22に装着され、この電極ガイド25の取付けベース22下方に突き出した外周面25Eが基準球9に対して接触感知する。電極ガイド25による接触感知の動作は、図7と同様であるからその動作図が省略されているが、図3によりその動作の態様が説明される。
【0034】
接触感知は、予めオペレータによって作成された接触感知のプログラムによって行なわれる。このプログラムでは、基準球9の位置が上記したように予め1つの原点に設定されているので、この原点に対して電極ガイド25が相対的に移動して接触感知が行なわれる。まず、電極ガイド25は、基準球9の原点上方の所定位置に移動して、そこから、例えばX軸+方向に、所定距離離れた位置に移動する。つぎに、電極ガイド25は、ガイド取付けベース22の下面が基準球9の頂上よりも上に位置する範囲で充分下降してから、基準球9に向かって水平に、即ち、例えば、X軸−方向に移動する。そして、基準球9と電極ガイド25の円柱外周面25Eとが所定に接触感知した位置で接触感知手段26から図示しない制御装置に検知信号26Cが出力すると、電極ガイド25の座標位置が制御装置に記憶され、電極ガイド21が水平移動を開始した位置まで戻る。
【0035】
つぎに、電極ガイド25は、そこから上昇して、今度は、基準球9を水平方向に挟んで先程とは対称な位置に、例えばX軸−方向に、所定距離離れた位置に移動する。そして電極ガイド25は、先程と同様に、ガイド取付けベース22と干渉しない高さになるまで下降して、基準球9に向かって水平に、即ち、例えば、X軸+方向に移動する。そして接触感知した座標位置が制御装置に記憶され、電極ガイド25が水平移動の開始位置まで戻る。そこから電極ガイド25が上昇して、基準球9の上方まで戻る。
【0036】
制御装置は、上記記憶した電極ガイド25の2つの座標位置の中心座標位置を演算して、その座標位置を、現在の移動軸方向の電極18の中心位置として、上記例では電極18の中心のX軸座標位置として、記憶する。
【0037】
水平面のもう一方の直交軸についても、基準球9と電極ガイド25が同様に動作して、制御装置は、その中心座標位置を、上記例では電極18の中心のY軸座標位置を、算出し記憶する。
【0038】
こうして、電極ガイド25の中心座標位置が基準球9中心位置に正確に一致するように自動的に設定され、その結果、この電極ガイド25の中心位置が電極18の中心位置として制御装置に記憶される。電極ガイド25の外周面25Eと案内孔25Cおよびダイスガイド25Dとが正確に同芯に形成されているからである。そして、基準球9に対する被加工物8の位置関係に基づいて、電極18が被加工物8の所望の加工位置に正確に位置決めされる。
【0039】
ところで、電極ガイド25の下端面は、放電加工の際に被加工物上面に接近した所定隙間を保たなければならない。しかし電極ガイド25が電極径に合わせて交換されると、電極ガイド25の下端面の取付けベース22下端面に対する高さ位置がずれてしまう。それで、従来、オペレータが隙間ゲージを電極ガイドと被加工物との間に挿入することによって、これらの隙間が確認され、調整されていた。しかし、本発明の細穴放電加工機は、電極ガイド下端面25Fを基準球9に対して接触感知することができるので、電極ガイド下端面25Fの高さ位置を接触感知によって検出し、この高さ位置を基に電極ガイド25を被加工物上面高さ位置に対しW軸スライダ本体12Aを駆動して調整することができる。これによって、電極ガイド下端面25Fと被加工物8上面との隙間の確認が不要になるばかりでなく隙間調整が自動化される。なお、基準球9、被加工物8の高さ位置は、あらかじめ上記スタイラス40によって基準球9、被加工物8に対して鉛直方向に接触感知することによって、それぞれ正確にかつ容易に求められている。
【0040】
この下端面位置出しにおいては、電極ガイド25の下端面25Fが基準球9に垂直方向に接触感知して、検出された下端位置が、電極ガイド21の下端面位置として記憶され、例えばW軸座標値として設定される。即ち、まず、電極ガイド25は、基準球9の上方の、電極ガイド25の中心が基準球9中心から水平方向に所定距離離れた位置に、移動する。そしてその位置で、電極ガイド25は、基準の下端面25Fが基準球9と接触するまで下降して、接触感知する。そして、接触感知したW軸座標位置が記憶され、電極ガイド25が下降開始位置まで上昇する。
こうして、電極ガイド25の下端面25Fの高さ位置は、制御装置で電極ガイド25の下端面25Fの高さ位置に換算されて記憶される。そして、基準球9に対する被加工物8の高さ位置関係に基づいて、放電加工開始前に、電極ガイド25が被加工物8上面に接近した所定間隔の位置に自動的に位置決めされる。
【0041】
図4は、前述電極ガイド25の下端面25Fの高さ位置検出後、細穴放電加工の実施に移行する時、取付けベース22の下端面より下方に突出した電極ガイド先端部を保護すると共に良好な加工環境を確保するための保護キャップ33とその着脱機構の一例を示したものである。前記保護キャップ33は、電極ガイド25の取付けベース22下端面からの下方突出長さよりも僅かに厚さ高さの大きい板状体で、電極ガイド25の先端が嵌挿する貫通孔33Aを有し、前記着脱機構は、前記保護キャップ33を適宜のマニピュレータ機構などを介して電極ガイド25先端に挿脱させるシリンダ33Bと挿脱位置と退避位置とに往復移動させるシリンダ33Cとが、図示実施例の場合連結ブラケット23に設けてある。このようにして、保護キャップ33が被加工体8の上面の放電加工部廻りと取付けベース22下端面とに接触した状態で、かつ、被加工体8表面の電極18の廻りに小さな空間を形成した状態で加工を進行させられるので、加工液及び加工屑の排出に支障なく加工が行なわれ、電極ガイド25の下端面25Fなどの損耗を回避することができる。
【0042】
図5は、前述図3と同じく本発明の他の実施例の要部側面図で、前記同一または異なる径の細穴加工用電極18に対応する複数個の電極ガイド25を。放電加工部に直近の前記ガイド取付けベース22と同等の回転割り出し可能な取付けベース22Bに、電極の軸線方向と交叉する方向の直線または円弧線上に所定の間隔で保持させ、所要に応じ複数の電極ガイド25の内の1個を放電加工部上に前記交叉する方向の移動により位置させ得るようにしたものである。
【0043】
図示実施例の場合、前記取付けベース22Bは、円盤状体で、等角な放散同形の同一円弧線上に、好ましくは相互に電気絶縁された複数個の電極ガイド保持部22B−1、・・・、22B−nを有し、その中心が回転割り出しの検出制御ロータリィエンコーダ28Bを取り付けたサーボモータ28の回転軸28Aに連結され、該サーボモータ28を連結ブラケット23によりW軸スライダ本体12Aに連結支持されることにより、前記取付けベース22BはW軸スライダ12と一体に昇降が制御される。そして各電極ガイド25−1、・・・、25−i、・・・、25−nは、細穴放電加工の開始に先立ち、取付けベース22Bの各保持部22B−1、・・・、22B−nに嵌設されたとき、例えば図6の部分の拡大断面図で示すように、電極ガイド25−1の導電材である外筒25Aの頂部円弧面が弾圧接触するリボン形など適宜のコネクタ29A−1が設けられていて、該コネクタ29A−1に接触した状態で、取付けベース保持部22B−1に保持されている。
【0044】
細穴放電加工を開始しようとするとき、または加工を繰り返し実行していて使用中の電極ガイド25の内筒スリーブ25Bやダイスガイド25Dが所定限度以上に摩耗や損傷したとき、または次に加工すべき細穴の穴径が今迄加工して来た穴径のものと異なる穴径のものであるとき、図示しない制御装置は検知した信号や解読したNCプログラムに応じてサーボモータ28に駆動指令を与え、目的の電極ガイド25−1を保持する取付けベース22Bの保持部22B−1が、所定の放電加工部上に位置するようロータリィエンコーダ28Bの検出フィードバック信号を受け取りながら取付けベース22Bを制御回動させ位置決めして停止する。そしてこのとき、電極ガイド25−1と接触している前記コネクタ29A−1の他端の端子29B−1は、軸28Aに設けた端子台30上において、接触感知手段26の電圧印加の一方の端子26Aが接続されるブラシ31と接触して接続するように、コネクタ29A−1から絶縁状態で誘導されている。
【0045】
そして、本発明によれば、前述本発明の構成を有する各電極ガイド25−1、・・・、25−nは、取付けベース22Bの各保持部22B−1、・・・、22B−nに、下端面から下方に所定長突出した状態に取り付けられているので、所定に設置されている基準球9と電極ガイド25−1の円柱外周面25Eとの間の前述水平2軸方向の接触感知による中心や端面の位置検出が行なわれるだけでなく、前記電極ガイド25−1の案内孔25Cを中心とする同芯円状の基準下端面25Fと基準球9との間のW軸による垂直方向の接触感知により、電極ガイド25−1の前記下端面25Fの位置を検知することができる。
【0046】
以上は、本発明を図示した実施例により説明を加えたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で各部に変更を加えて実施が可能なことは明らかである。例えば、図5に例示した複数の電極ガイドを予め設置した取付けベース22Bの円盤状体やその回転割出し機構に替えて、直線状体の取付けベースに直線方向に所定の間隔を置いて本発明に依る電極ガイドを複数個設け、該直線状の取付けベースを、位置検出フィードバック機能付きサーボモータ制御のボールねじ若しくはラックとピニオン、またはピストン作動のシリンダアクチュエータ機構などの直線移動機構を使用する構成とすることが出来るが如くである。
【0047】
【発明の効果】
以上、本発明の細穴放電加工機によれば、電極でなく、特定の形状、精度構成と組付け構成を有する電極ガイドが基準球に接触感知することによって電極ガイド中心位置が求められるので、電極の剛性に影響されることなく正確に電極中心位置出しができる。しかも、電極が接触感知によって基準球あるいは被加工物に衝突することがないので、放電加工開始前に細穴加工用電極の先端が損傷することがない。加えて、本発明の細穴放電加工機によって、電極ガイド下端面の位置出しができるので、電極ガイド下端面と被加工物上面と隙間の確認が不要になるばかりでなく隙間調整が自動化される。
【0048】
さらに、電極ガイドがガイド装置に着脱自在に交換される場合、あるいは電極ガイドがガイド装置において移動交換される場合には、交換設置された電極ガイドのみに選択的に接触感知の電圧印加が行なわれる構成となっているので、電極の中心位置出しや電極ガイドの端面位置出しが、より簡便に、正確に、かつ自動的にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極ガイド装置の電極ガイド部分の一実施例の縦断面図。
【図2】電極ガイド部分の異なる実施例の縦断面図。
【図3】本発明の電極ガイド装置の一実施例の要部拡大断面図。
【図4】細穴放電加工時の電極ガイド部分の側面図。
【図5】異なる実施例の要部側面図。
【図6】図5の一部の拡大断面図。
【図7】接触感知による電極中心位置出しの説明図。
【図8】接触感知による従来の測定技術の説明図。
【図9】従来例の細穴放電加工機の要部の1部を切り欠いて示した側面図。
【図10】図9の細穴放電加工機をカバーなどを取り除いて示した正面図。
【符号の説明】
1 細穴放電加工機
2 ベッド
3 Y軸駆動装置
4 サドル
5 X軸駆動装置
6 テーブル
7 加工槽
8 被加工物
9 基準球
10 コラム
11 Y軸駆動装置
11A ボールねじ
11B 電動機
11C 直線案内
11D ロータリィエンコーダ
12 W軸スライダ
12A スライダ本体
13 リニアモータ
13A 磁石板
13B 電磁石
14 Z軸スライダ
15 主軸回転駆動装置
16 加工主軸
18 細穴加工用電極
18A 電極ホルダ
19 案内保護蓋
20 電極ガイド装置
21、25、25−1、25−n 電極ガイド
22、22B、22B−1、22B−n 電極ガイド取付けベース
22A 挿設孔
23 連結ブラケット
24 中間ガイド
25A 導体外筒
25B 内筒セラミックススリーブ
25C 案内孔
25D ダイスガイド
25E 円柱外周面
25F 円弧状下端面
25G 環状溝
26 接触感知手段
26A、26B 接触感知電圧端子
27 ブラシ
28 サーボモータ
28A 回転軸
28B ロータリィエンコーダ
29A−1、29A−n コネクタ
29B−1、29B−n 端子
30 端子台
31 ブラシ
33 保護キャップ[0001]
[Technology to which the Invention belongs]
The present invention relates to a fine hole electric discharge machine equipped with an electrode guide having a guide hole through which the tip of the fine hole machining electrode of the fine hole electric discharge machine can be inserted and rotated, and particularly when the electrode guide is replaced. The present invention relates to a fine hole electric discharge machine equipped with an electrode guide device that automatically and reliably performs a fine hole machining electrode positioning operation by machine-specific contact sensing.
[0002]
[Prior art]
The fine hole
[0003]
In the figure, 2 is a bed, 3 is a Y-axis drive device, 4 is a saddle provided on the
[0004]
8 is a workpiece, 9 is a reference sphere for touch detection, which will be described later, and these are provided at a fixed reference position on the table 6.
[0005]
Reference numeral 10 denotes a column provided on the rear side of the
[0006]
15 is a spindle rotation driving device, 16 is a machining spindle provided on the
[0007]
An
[0008]
An
[0009]
23 is a connecting bracket for connecting and supporting the
[0010]
In such a fine hole
[0011]
The
[0012]
In this state, when a machining voltage pulse is applied between the
[0013]
In order to perform the fine hole electric discharge machining in which the
[0014]
Positioning using this touch sensing is a well-known technique, but is briefly shown below by an example in which a reference sphere 9 is used. First, contact sensing is performed at a preparation stage before the start of electric discharge machining. At this time, as shown in FIG. 7, a conductive cylindrical member (hereinafter referred to as a stylus 40) is attached to the machining spindle 16 or the
[0015]
The position of the workpiece 8 is obtained as follows by contact detection between the stylus 40 and the workpiece 8 and stored in the control device. The stylus 40 senses contact with one reference side surface of the workpiece 8 from one horizontal direction (not shown), and the coordinate position contacting the end surface of the workpiece 8 is detected. The radius of the stylus 40 is detected from this coordinate position. The coordinate position whose distance has been corrected is set as one reference end face position of the workpiece 8 (end face position finding). Similarly to the contact sensing for the reference sphere 9, the stylus 40 senses contact from both sides of the workpiece 8 from both the forward and reverse horizontal directions (not shown), and the center value of the detected two coordinate positions ( From the average value, the center coordinate position of the workpiece 8 is set as the center position (center position determination).
[0016]
In this way, the relative coordinate position of the workpiece 8 with respect to the reference sphere 9 is detected. In many cases, the coordinate positions of the reference sphere 9 and the workpiece 8 are set in the control device as the origins of the different coordinate systems. The operator creates a subsequent machining program based on these coordinate origin positions and a control axis movement program for contact detection performed as necessary, and thereafter, electric discharge machining and contact detection are automatically performed by this program. It is.
[0017]
Next, in the case of fine hole electric discharge machining, the
The
[0018]
After the preparatory work as described above is performed, the
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, when the diameter of the narrow
That is, as shown in FIG. 8, when the contact sensing portion of the reference sphere 9 is a sphere, the projection allowance of the
[0020]
Therefore, conventionally, when the
[0021]
In the situation where the center position of the electrode for small hole electric discharge machining is unavoidable by such contact sensing, in recent years, an automatic electrode exchange device has been provided, and plural types of
[0022]
In view of the above, the present invention provides a fine hole electric discharge machine that can more easily and accurately detect contact, and that can be easily automated. That is, it is an object of the present invention to provide a fine hole electric discharge machine that does not cause the above-described inconvenience in contact sensing in the case of a small diameter electrode and can cope with automatic replacement of an electrode guide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The objects of the present invention are as follows: (1) A plurality of electrode guides that guide the electrical discharge machining part through the tips of rotating fine hole machining electrodes having the same or different diameters, and a desired plurality of electrode guides are accommodated. In an electrode guide device of a fine hole electric discharge machine having attachment means for attaching and exchanging between an electrode magazine to be performed and an electrode guide attachment base of the electric discharge machining part,
Each of the electrode guides is a cylindrical body as a whole, has a guide hole through which the electrode is inserted and a positioning guide provided in the guide hole, and is concentric with the positioning guide in the guide hole. A cylindrical outer peripheral surface formed of a conductor material which is formed and is in contact with and away from a reference member for horizontal positioning contact sensing, and the electrode guide is attached to the mounting base of the electric discharge machining portion by the mounting means. The lower end side of the guide is mounted in a state protruding a predetermined length from the lower end surface of the mounting base, and the outer peripheral surface of the guide is automatically connected to one terminal of the contact sensing means at the mounting base portion. This is achieved by providing an electrode guide device for a fine hole electric discharge machine.
[0024]
Also, the object of the present invention is as follows: (2) a plurality of electrode guides that pass through the rotating fine hole machining electrodes having the same or different diameters and guide them to the electric discharge machining unit; An electrode guide mounting base that is held at a predetermined interval on a straight line or an arc line in a direction intersecting with the axial direction, and driving the mounting base in the direction intersecting with the axial direction of the electrode. In an electrode guide device of a fine hole electric discharge machine having a driving means for positioning one on the electric discharge machining part,
Each of the electrode guides is a cylindrical body as a whole, has a guide hole through which the electrode is inserted and a positioning guide provided in the guide hole, and is concentric with the positioning guide in the guide hole. And a cylindrical outer peripheral surface made of a conductor material contacting and separating from the reference member for contact detection in positioning in the intersecting direction, and the electrode guide is below the guide mounting base of the holding means. The outer peripheral surface of the corresponding electrode guide mounted on the predetermined electric discharge machining portion by the driving means is electrically connected automatically to one terminal of the contact sensing means. This is achieved by providing an electrode guide device for a fine hole electric discharge machine provided with the above means.
[0025]
The above-mentioned object of the present invention is as follows: (3) The electrode guide further has a concentric reference centered on the guide hole that contacts and separates the reference member for positioning contact sensing in the electrode axial direction on the lower surface of the lower end. This is achieved by using the electrode guide device of the fine hole electric discharge machine according to (1) or (2), wherein the lower end surface is formed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of an electrode guide portion of an electrode guide apparatus according to the present invention. In the figure, the
[0027]
In addition, the
[0028]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the
In the present invention, as will be described later, the outer
[0029]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of one embodiment of the present invention in which one
[0030]
The
[0031]
Contact sensing using the
[0032]
Hereinafter, the case where the reference sphere 9 is used will be described. The case where contact is detected with respect to the workpiece 8 without using the reference sphere 9 is the same, and the description is omitted. First, as in the prior art, the reference sphere 9 and the workpiece 8 are arranged so that their relative positions are constant. And the relative positional relationship is memorize | stored in the control apparatus beforehand as coordinate value reference data, such as a predetermined part.
[0033]
Next, an
[0034]
The touch sensing is performed by a touch sensing program created in advance by an operator. In this program, since the position of the reference sphere 9 is set in advance to one origin as described above, the
[0035]
Next, the
[0036]
The control device calculates the center coordinate position of the two coordinate positions of the stored
[0037]
For the other orthogonal axis of the horizontal plane, the reference sphere 9 and the
[0038]
Thus, the center coordinate position of the
[0039]
By the way, the lower end surface of the
[0040]
In the positioning of the lower end surface, the lower end surface 25F of the
Thus, the height position of the lower end surface 25F of the
[0041]
FIG. 4 shows that the tip of the electrode guide protruding downward from the lower end surface of the mounting
[0042]
FIG. 5 is a side view of an essential part of another embodiment of the present invention, similar to FIG. 3, and shows a plurality of electrode guides 25 corresponding to the narrow
[0043]
In the case of the illustrated embodiment, the mounting
[0044]
When it is attempted to start the fine hole electric discharge machining, or when the
[0045]
And according to this invention, each electrode guide 25-1, ..., 25-n which has the structure of the above-mentioned this invention is set to each holding |
[0046]
Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, it is apparent that the present invention can be implemented by changing each part without departing from the spirit of the present invention. For example, in place of the disk-like body of the mounting
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the fine hole electric discharge machine of the present invention, since the electrode guide having a specific shape, precision configuration and assembly configuration is contacted with the reference sphere instead of the electrode, the electrode guide center position is obtained. The electrode center position can be accurately determined without being affected by the rigidity of the electrode. In addition, since the electrode does not collide with the reference sphere or the workpiece by contact sensing, the tip of the small hole machining electrode is not damaged before the electric discharge machining is started. In addition, since the electrode guide lower end surface can be positioned by the narrow hole electric discharge machine of the present invention, it is not only necessary to check the gap between the electrode guide lower end surface and the workpiece upper surface, but also the gap adjustment is automated. .
[0048]
Further, when the electrode guide is detachably exchanged with the guide device, or when the electrode guide is moved and exchanged in the guide device, a contact sensing voltage is selectively applied only to the exchanged electrode guide. Since it is configured, the center position of the electrode and the end face position of the electrode guide can be more simply, accurately and automatically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of an electrode guide portion of an electrode guide device of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another embodiment of an electrode guide portion.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an embodiment of the electrode guide device of the present invention.
FIG. 4 is a side view of an electrode guide portion at the time of fine hole electric discharge machining.
FIG. 5 is a side view of a main part of a different embodiment.
6 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.
FIG. 7 is an explanatory view of electrode center positioning by contact sensing.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional measurement technique based on touch sensing.
FIG. 9 is a side view in which a part of a main part of a conventional fine hole electric discharge machine is cut away.
10 is a front view showing the thin hole electric discharge machine of FIG. 9 with a cover and the like removed. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Small hole electric discharge machine
2 beds
3 Y-axis drive device
4 saddles
5 X-axis drive device
6 tables
7 Processing tank
8 Workpiece
9 Reference sphere
10 columns
11 Y-axis drive device
11A Ball screw
11B electric motor
11C Straight line guidance
11D rotary encoder
12 W-axis slider
12A Slider body
13 Linear motor
13A Magnet plate
13B electromagnet
14 Z-axis slider
15 Spindle rotation drive
16 Machining spindle
18 Fine hole machining electrode
18A electrode holder
19 Guide protection lid
20 Electrode guide device
21, 25, 25-1, 25-n electrode guide
22, 22B, 22B-1, 22B-n Electrode guide mounting base
22A insertion hole
23 Connecting bracket
24 Intermediate guide
25A conductor outer cylinder
25B Inner cylinder ceramic sleeve
25C guide hole
25D Dice Guide
25E cylinder outer peripheral surface
25F Arc bottom edge
25G annular groove
26 Touch sensing means
26A, 26B Touch sensing voltage terminal
27 Brush
28 Servo motor
28A Rotating shaft
28B rotary encoder
29A-1, 29A-n connector
29B-1, 29B-n terminal
30 terminal block
31 brushes
33 Protective cap
Claims (3)
前記各電極ガイドは、外周形状が全体として円柱状体で、前記電極を挿通する案内孔と案内孔内に設けられた位置決めガイドを有し、かつ、前記案内孔内の位置決めガイドに同芯に形成されると共に、水平方向の位置決めの接触感知の基準部材と接離する導体材からなる円柱外周面を有して成り、該電極ガイドは、前記取付け手段によって放電加工部の取付けベースに取り付けられたとき、ガイドの下方先端側が取付けベースの下端面から所定長突出した状態に取り付けられるとともに、ガイドの前記外周面が接触感知手段の一方の端子に前記取付けベース部において自動接続される構成を備えて成ることを特徴とする細穴放電加工機の電極ガイド装置。A plurality of electrode guides that pass through the tips of rotating thin hole machining electrodes of the same or different diameters and guide them to the electric discharge machining unit, an electrode magazine that stores the desired number of electrode guides, and an electrode guide attachment of the electric discharge machining unit In the electrode guide device of a fine hole electric discharge machine having attachment means for attaching and exchanging with the base,
Each of the electrode guides is a cylindrical body as a whole, has a guide hole through which the electrode is inserted and a positioning guide provided in the guide hole, and is concentric with the positioning guide in the guide hole. A cylindrical outer peripheral surface formed of a conductor material which is formed and is in contact with and away from a reference member for horizontal positioning contact sensing, and the electrode guide is attached to the mounting base of the electric discharge machining portion by the mounting means. The lower end side of the guide is mounted in a state protruding a predetermined length from the lower end surface of the mounting base, and the outer peripheral surface of the guide is automatically connected to one terminal of the contact sensing means at the mounting base portion. An electrode guide device for a fine hole electric discharge machine.
前記各電極ガイドは、外周形状が全体として円柱状体で、前記電極を挿通する案内孔と案内孔内に設けられた位置決めガイドを有し、かつ、前記案内孔内の位置決めガイドに同芯に形成されると共に、前記交叉する方向の位置決めの接触感知の基準部材と接離する導体材からなる円柱外周面を有して成り、該電極ガイドは、前記保持手段のガイド取付けベースにその下端面から下方に所定長突出した状態に取り付けられ、前記駆動手段により所定の放電加工部上に配置された対応電極ガイドの前記外周面が、接触感知手段の一方の端子に電気的に自動接続される手段を備えて成ることを特徴とする細穴放電加工機の電極ガイド装置。A plurality of electrode guides that penetrate the rotating fine hole machining electrodes having the same or different diameters and guide them to the electric discharge machining part, and the plurality of electrode guides on a straight line or arc line in a direction intersecting with the axial direction of the electrodes. An electrode guide mounting base that is held at an interval of, and a driving means that drives the mounting base in the direction intersecting with the axial direction of the electrode and positions one of the plurality of electrode guides on the electric discharge machining portion. In an electrode guide device of a fine hole electric discharge machine having
Each of the electrode guides is a cylindrical body as a whole, has a guide hole through which the electrode is inserted and a positioning guide provided in the guide hole, and is concentric with the positioning guide in the guide hole. A cylindrical outer peripheral surface formed of a conductor material that is formed and made to contact with and separate from the reference member for contact detection in the crossing direction, and the electrode guide is provided at a lower end surface of the guide mounting base of the holding means. The outer peripheral surface of the corresponding electrode guide mounted on the predetermined electric discharge machining portion by the driving means is electrically connected automatically to one terminal of the contact sensing means. An electrode guide device for a fine hole electric discharge machine characterized by comprising a means.
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